ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ метода производства

Сущность технологического процесса

Комбинированная установка ЭЛОУ-АВТ-5 включает следующие процессы:
- трехступенчатое электрообессоливание и электрообезвоживание сырой нефти (блок ЭЛОУ);
- двукратное испарение нефти до мазута (атмосферная перегонка-блок АТ);
- вторичную перегонку бензина;
- стабилизацию бензина;
- вакуумную перегонку мазута (блок ВТ);
- получение пара после утилизации тепла дымовых газов на блоке котлов-утилизаторов.

Блок ЭЛОУ

Нефть,поступающая на переработку, содержит некоторое количество механических примесей, соли, воду. Присутствие воды резко снижает производительность установки по первичной перегонке нефти из-за непроизводительной загрузки аппаратуры парами воды. Возрастает расход топлива, так как оно тратится на нагрев и испарение воды, содержащейся в нефти. Нарушается технологический режим установки и условия ректификации, ухудшается качество дистиллятов. При испарении воды создается большое давление в системе, которое может служить причиной разрывов, течей, пожаров.

Механические примеси вызывают эрозию внутренней поверхности труб (нефтепроводов). Засоряются змеевики и трубки теплообменников, холодильников, печей, что ведет к увеличению давления в аппаратуре, уменьшению производительности, ухудшению теплопередачи. Механические примеси содействуют образованию стойких эмульсий, повышают зольность остатков перегонки.

Наличие солей приводит к отложению и прикипанию их к внутренней поверхности аппаратуры, при этом уменьшается производительность, ухудшается коэффициент теплопередачи, что ведет к нарушению технологического режима установки. Соли, попавшие в дистилляты и остатки, значительно ухудшают ведение вторичных процессов переработки.

Соли могут быть причиной коррозии нефтяной аппаратуры. Среди многообразия образующихся коррозионных соединений наиболее агрессивными в условиях работы АВТ (АТ) являются хлористый водород НCl и сероводород H₂S. Основными источниками образования HCl являются соли кальция и магния, а также хлорорганические соединения нефти.

В процессе переработки нефти хлориды кальция и магния гидролизуются:

MgCl₂ + 2H₂O = Mg(OH)₂ + 2HCl.

При давлении 0,4-0,5 МПа заметный гидролиз солей начинается при температуре выше 120-150 ^оС.

Присутствующие в нефти хлорорганические соединения при определенных условиях также разлагаются с образованием HCl. При этом на выход HCl - хлористого водорода - преимущественно влияет кислород и кислые соединения H₂S. Хлористый водород в условиях конденсации влаги при температуре 70-130^оС образует соляную кислоту, которая вызывает интенсивную электрохимическую коррозию металла.

В процессе переработки нефти все серосодержащие соединения при термическом воздействии разлагаются, выделяя часть серы в виде сероводорода H₂S. Причем стойкость их к воздействию температуры повышается от тиолов к дисульфидам и сульфидам. В связи с этим образование H₂S происходит постоянно на различных этапах переработки нефти.

При совместном воздействии HCl и H₂S коррозионный процесс резко интенсифицируется и образовавшаяся первоначально на поверхности металла защитная пленка сульфида железа разрушается:

FeS + 2 HCl = FeCl₂ + H₂S .

При этом хлорид железа переходит в раствор, а освобождающийся сероводород вновь реагирует с металлом:

Fe + H₂S = FeS + H₂ .

Разъедание аппаратуры продуктами гидролиза происходит наиболее сильно в аппаратах с низкой температурой (конденсаторы и холодильники). Следовательно, в условиях работы АВТ (АТ) необходима защита как от сероводородной, так и от хлористоводородной коррозии, особенно оборудования, работающего при относительно низкой температуре.

С целью защиты оборудования от коррозии нефть обрабатывается 1-2%-ным раствором едкого натра. При этом протекают реакции:
- нейтрализации соляной кислоты, образующейся в результате гидролиза хлоридов кальция и магния:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O,
- хлориды кальция и магния, вступая в реакции обмена с едким натрием, образуют хлористый натрий, который практически гидролизу не подвергается:

СаCl₂ + 2NaOH = Са(ОН)₂ + 2NaCl,

MgCl₂ + 2NaOH = Mg(ОН)₂ + 2NaCl.

Сероводород реагирует со щелочью с образованием кислых и средних солей:

H₂S + NaOH = NaHS + H₂O,

H₂S + 2NaOH = Na₂S + H₂O.

Меркаптаны при действии щелочи образуют меркаптиды натрия:

R-SH + NaOH = R-SNa + H₂O.

Образующиеся соли, в основном растворимые в воде, переходят в щелочной слой и выводятся из оборудования. От основного количества воды и твердых частиц нефть освобождается путем отстаивания. Окончательное обезвоживание и обессоливание осуществляется на блоке ЭЛОУ (электрообессоливающая установка).

Удаление солей и воды, разрушение нефтяных эмульсий происходит в присутствии нефтерастворимого деэмульгатора (Диссольван-3431) под действием электрического поля. Регулирование подачи деэмульгатора осуществляется по содержанию остаточных солей и воды в обессоленной нефти.

Процесс разрушения нефтяных эмульсий и отделения нефти от воды с растворенными в ней солями проходит в горизонтальных электродегидраторах типа 2-ЭГ-160 в три ступени двумя параллельными потоками. На каждом потоке установлено по 4 электродегидратора. На первую и вторую ступени подключено по одному электродегидратору, на третью ступень по два параллельно работающих электродегидратора:
- первый поток - Э-1 - первая ступень, Э-2 - вторая ступень, параллельно через Э-3,4 - третья ступень;
- второй поток - Э-5 - первая ступень, Э-6 - вторая ступень, параллельно через Э-7,8 - третья ступень.